12186

12186

طراحي و شبيه سازي شبكه عصبي مبتني بر ممريستور

كارشناسي ارشد

برق گرايش الكترونيك

شهريور 1392

شهريور 1392

دكتر ستارميرزا كوچكي

چكيده شبكه¬هاي عصبي مصنوعي، الهام گرفته از شبكه¬هاي عصبي بيولوژيكي مي¬باشند كه امروزه به عنوان ابزار قدرتمند براي حل مسائل مختلف همچون دسته¬بندي الگو، خوشه¬بندي، پيش¬بيني، تخمين تابع و كنترل مورد استفاده قرار مي¬گيرند. تاكنون تحقيقات زيادي در زمينه پياده¬سازي شبكه عصبي مصنوعي در پردازنده¬ عمومي در قالب نرم¬افزار صورت گرفته است. در پردازنده¬¬هاي عمومي الگوريتم¬هاي مربوط به آموزش شبكه عصبي و دستورات پردازش شبكه عصبي به صورت خط به خط اجرا مي¬شود. در مقابل، روش ديگر پياده¬سازي شبكه عصبي، پياده¬سازي در قالب سخت¬افزار به صورت تراشه عصبي مي¬باشد. هدف از اين پايان¬نامه، پياده¬سازي تراشه عصبي مبتني بر عنصر نوظهور ممريستور مي¬باشد. در اين پايان-نامه، به منظور پياده¬سازي شبكه عصبي مبتني بر ممريستور، ابتدا در سطح سيستم، شبكه عصبي قابل بازپيكربندي معرفي مي¬شود. اين معماري ويژگي¬هاي جالبي دارد كه مي¬توان به اين موارد اشاره كرد: قابليت تعيين تعداد ورودي و خروجي، تعيين تعداد لايه¬ها و نرون¬¬هاي هر لايه، پياده¬سازي چند شبكه عصبي موازي در تراشه، انتخاب هر پايه به عنوان ورودي و خروجي و دسترسي به نرون¬¬هاي لايه¬هاي مياني. پس از طراحي در سطح سيستم، پياده¬سازي هركدام از بخش¬¬¬¬هاي مختلف اين شبكه عصبي اعم از، سوئيچ¬، سيناپس و نرون در سطح مدار ارائه مي¬گردد. در پياده¬سازي سوئيچ¬ها و سيناپس از ممريستور استفاده مي¬شود كه علاوه غيرفعال بودن، سطح مصرفي بسيار كمي را اشغال مي¬كنند. در طراحي نرون از قطعات CMOS استفاده شده است كه تابع فعال¬سازي tanh را تقريب مي¬زند. با تركيب سوئيچ¬ها، سيناپس و نرون يك سلول شبكه عصبي معرفي شده است كه به عنوان يه ماژول در تراشه عصبي تكرار مي¬شود. در¬ نهايت به منظور تصديق عملكرد شبكه¬عصبي طراحي شده، يك شبكه عصبي با كاربرد خاص، آموزش داده شده و آزمايش مي¬شود.